«DynaSoar» и «Спираль». Успехи и неудачи первых космопланов



Идея ракетного космоплана, способного подниматься на орбиту и возвращаться на Землю подобно самолету, появилась несколько десятилетий назад. Со временем ее развитие привело к т.н. орбитальным самолетам, в том числе нашедшим практическое применение. Однако до определенного времени работы в этой сфере не могли дать желаемые результаты. Ведущие страны мира разработали несколько проектов космопланов, но они не продвинулись дальше испытаний опытной техники.

Необходимо отметить, что все ранние разработки СССР и США в области космопланов, хотя и не привели к появлению и эксплуатации принципиально новой техники, все же не были бесполезными. С их помощью специалисты большого числа научных и проектных учреждений смогли получить необходимый опыт, провести ряд исследований и экспериментов, а также определить дальнейшие пути развития космической техники. На основе новых технологий и наработок вскоре были созданы реальные образцы космопланов с желаемыми характеристиками.

X-20 DynaSoar
Первым полноценным проектом космоплана, имевшим шансы дойти до испытательных полетов, считается американский X-20 DynaSoar. Работы по этой программе стартовали осенью 1957 года – буквально через несколько дней после запуска первого искусственного спутника Земли, выполненного в СССР. Военное и политическое руководство, а также главы аэрокосмической отрасли США пришли к выводу о необходимости создания своих космических систем, в том числе и пригодных для использования в военных целях.

«DynaSoar» и «Спираль». Успехи и неудачи первых космоплановКосмоплан X-20 DynoSoar на входе в атмосферу. Рисунок NASA

В середине декабря в NACA состоялась конференция, посвященная путям развития ракетно-космической техники. На ней обсуждались три основных вида космического аппарата для перевозки людей или грузов: капсула с выводом на орбиту при помощи ракеты-носителя и возвращением по баллистической траектории; орбитальный аппарат типа Lifting Body, способный выполнять некоторые маневры; а также полноценный орбитальный самолет-космоплан. По результатам обсуждений было решено развивать концепции «баллистической» капсулы и космоплана.

В конце года Командование исследовательских и конструкторских работ ВВС США запустило новую программу с шифром DynaSoar (сокращение от Dynamic Soaring – «динамическое планирование»), в рамках которой планировалось вести разработку космоплана. Началось формирование требований к будущему космическому аппарату, а также сбор заявок на участие в программе. ВВС получили в общей сложности более сотни предложений, но к программе привлекли только 10 компаний, часть которых решила работать вместе.

В начале весны 1958 года ВВС ознакомились с десятком предварительных проектов системы DynaSoar. Компании-разработчики использовали разные подходы и реализовывали разные концепции. При этом значительная часть проектов имела определенное сходство. Они предусматривали строительство гиперзвукового самолета-ракетоплана, который должен был соединяться с разгонной ракетой-носителем. Отличия состояли в конструкции самолета, составе бортовых систем и архитектуре ракеты-носителя. Наилучшими вариантами ВВС посчитали проекты от групп компаний Boeing-Vought и Bell-Martin. Именно они получили развитие.

Разделение ракеты-носителя и космоплана. Рисунок NASA

Параллельно с поиском победителей конкурса военные вели переговоры с NACA: эта организация должна была обеспечить проведение научных и практических мероприятий. Соответствующее соглашение появилось в конце осени 1958 года. После этого научно-исследовательское Агентство и компании авиационной отрасли работали вместе, под руководством ВВС. К этому времени было решено выполнять программу в несколько этапов – от проведения исследований до строительства и испытаний боевой версии космоплана.

В течение 1959 года две группы компаний вели различные научно-исследовательские работы. В этот период заказчик несколько раз менял требования к космоплану. В начале ноября ВВС выбрали победителя конкурса. Самый лучший вариант проекта предложили компании Boeing и Vought. Любопытно, что последняя к этому времени резко сократила свое участие в проекте – она отвечала только за несколько агрегатов будущего аппарата. Также к проекту привлекли компанию Martin, которой предстояло разработать требуемую ракету-носитель.

Разработка будущего опытного космоплана стартовала в самом конце 1959 года. Этот этап работ обозначили как Phase Alpha. Проработка облика космоплана с рабочим обозначением X-20 приводила к специфическим результатам. Так, конструкция изделия постоянно изменялась и все дальше отходила от базовой версии. Параллельно осуществлялась разработка графика строительства и испытаний. С определенного времени заказчик и разработчик планировали провести два десятка тестовых полетов – и это только в рамках первых фаз.

К середине 1961 года участники программы определили окончательный облик будущего ракетно-космического комплекса. Помимо собственно гиперзвукового космолета в него включили специально доработанную ракету-носитель Titan IIIC. Вместо ступени с полезной нагрузкой на ней предлагалось устанавливать изделие DynaSoar. Трехступенчатая ракета могла также комплектоваться специальной четвертой ступенью. Этот агрегат должен был оставаться на космоплане, обеспечивая решение некоторых задач.

Проект X-20 предусматривал строительство космоплана средних размеров, имевшего характерный облик. Оптимальным посчитали низкорасположенное треугольное крыло, над которым находились фюзеляж с заостренным носовым обтекателем и пара боковых килей. Планер предлагалось изготавливать из теплостойких стальных сплавов и покрывать специальными керамическими панелями. Также использовался принцип охлаждения обшивки за счет внутренних радиаторов с жидкостью. Внутри фюзеляжа помещались одноместная кабина пилота, а также жидкостный ракетный двигатель и другие необходимые устройства. Длина аппарата не превышала 11 м, размах крыла – менее 6,5 м. Собственная масса – 5,16 т.

Согласно предложениям того времени, в грузоотсеке X-20 могли размещаться управляемые ракеты для атаки целей на орбите или на Земле. Кроме того, не исключалось применение свободнопадающих бомб. Насколько известно, разработка специализированных ракет «космос-космос» и «космос-земля» так и не вышла из стадии предварительных исследований.

Летчик-испытатель в кабине наземного тренажера. Фото Boeing

В сентябре 1961 года компания «Боинг» представила заказчику полноразмерный макет космоплана. Его одобрение открыло бы проекту дорогу к строительству полноценного опытного образца. Также велась подготовка к испытаниям: NASA и ВВС начали подбор пилотов для участия в будущих испытаниях. В специальную группу отобрали шестерых летчиков. Они должны были выполнить не менее девяти орбитальных полетов.

Впрочем, эти планы не были выполнены. Уже в октябре 1961-го – в связи с появлением конкурирующих космических программ – был предложен план сокращения расходов на проект X-20 DynaSoar. Этот документ предусматривал уменьшение числа тестовых полетов и упрощение полетных программ. За счет этого стоимость испытаний планировалось сократить до 920 млн долларов и завершить их к 1967 году. Любопытно, что одна из параллельных космических программ в тот же период подверглась настолько жесткой критике, что ее попросту закрыли.

Впрочем, на этом фоне поводы для радости отсутствовали. Уже в феврале следующего года программу DynaSoar перевели в категорию научно-исследовательских, причиной чего стали проблемы при разработке космоплана и ракеты для него. Кроме того, имели место затруднения с получением финансирования и организацией работ. В октябре появился новый вариант графика программы, вновь предусматривавший сокращение трат.

Макет DynaSoar и его создатели из фирмы “Боинг”. Фото Boeing

В 1963 году проект DynaSoar столкнулся с новым конкурентом в виде космического корабля Gemini. Пентагон сравнил две разработки и попытался установить, какая из них представляет больший интерес с военной точки зрения. За этим последовали споры в военном ведомстве, на фоне которых появились слухи о прекращении работ по X-20. Впрочем, уже весной компания Boeing получила новый контракт на продолжение опытно-конструкторских работ. Параллельно продолжались обсуждения будущего финансирования и проведения испытаний.

20 декабря 1963 года министр обороны Роберт Макнамара распорядился прекратить работы по программу DynaSoar в пользу проекта ASSET с соответствующим перенаправлением финансирования. По имеющимся данным, на тот момент на программу DynaSoar потратили 410 млн долларов. Для выполнения первого полета требовались сопоставимые суммы и еще несколько лет работ. Однаку проекту не стали выделять необходимое время и деньги.

«Спираль»

Пока американская наука пыталась создавать космоплан, советские специалисты продолжали развитие кораблей-капсул с баллистическим спуском и весьма преуспели в этом деле. Однако всего через несколько лет в нашей стране начались работы по созданию орбитального самолета. Отечественный проект авиационно-космической системы получил название «Спираль».

Макет авиационно-космической системы “Спираль” во взлетной конфигурации. Фото Epizodsspace.airbase.ru

Известно, что одной из причин появления темы «Спираль» стала информация об американских планах по созданию космопланов, а именно о проекте DynaSoar. При этом можно отметить, что дальнейшее развитие космонавтики могло вестись разными путями, в том числе и за счет создания космопланов. Таким образом, «Спираль», хотя и создавалась с оглядкой на зарубежные образцы, может считаться полностью собственным проектом, основанным на оригинальных идеях.

Готовая концепция системы, объединяющей в себе идеи самолета-ракетоплана и космического корабля, была предложена в 1964 году 30-м ЦНИИ ВВС. Это предложение заинтересовало руководителей авиационной промышленности, и в 1965-м появилось соответствующее распоряжение. В соответствии с ним, ОКБ А.И. Микояна должно было разработать проект перспективной авиационно-космической системы с шифром «Спираль». Работы по этой теме начались в 1966 году, их возглавил конструктор Г.Е. Лозино-Лозинский.

30-й ЦНИИ выполнил значительную часть работ, что серьезно упростило задачу ОКБ Микояна. Специалисты Института сформировали архитектуру будущего комплекса, а также определили его характеристики и возможности. Благодаря этому авиаконструкторам предстояло провести только опытно-конструкторские работы. Такой подход давал определенные преимущества. Так, согласно планам середины шестидесятых годов, первый полет «Спирали» мог состояться уже в начале следующего десятилетия.

Профиль полета “Спирали”. Рисунок Epizodsspace.airbase.ru

Основой системы «Спираль» являлся специальный самолет-разгонщик «50-50» характерного облика. Он должен был иметь стреловидное крыло и набор воздушно-реактивных двигателей большой тяги. На верхней части машины предусматривалась площадка для установки орбитального самолета-космоплана с разгонным блоком. Согласно базовой концепции, разгонщик должен был подниматься на высоту до 30 км и развивать скорость около М=6. Общая длина такой машины достигала 38 м при размахе крыла 16,5 м. Взлетная масса всей авиационно-космической системы – 52 т.

Полезной нагрузкой разгонщика «50-50» являлся т.н. орбитальный самолет с ракетным разгонным блоком. Космоплан предлагалось строить по схеме с несущим фюзеляжем, при которой нижняя часть машины являлась плоскостью крыла. Собственно фюзеляж имел треугольную в плане форму с изменяющимся поперечным сечением. По бокам машины имелась пара разваленных в стороны плоскостей. На фюзеляже предусмотрели киль. Планер предлагалось выполнять из термостойких сталей; обшивка получала специальное керамическое покрытие. По расчетам, на определенных этапах полета носовая часть фюзеляжа должна была прогреваться до 1600°C, что требовало соответствующей защиты.

Орбитальный самолет «50» предлагалось оснащать маршевым и рулевыми двигателями. При массе 8 т он мог нести полезную нагрузку не менее 500 кг. Рассматривалась возможность создания орбитального перехватчика и разведчика. Кроме того, существовал проект космоплана-бомбардировщика, который мог нести 2 т груза. За счет самолета-разгонщика и ракетного разгонного блока самолет «Спирали» мог бы подниматься на орбиты высотой не менее 150 км.

Орбитальный самолет “50”. Рисунок Buran.ru

К концу десятилетия ОКБ Микояна завершило основную часть теоретических работ и подготовило технику для первых практических испытаний. В июле 1969 года состоялся запуск экспериментального аппарата БОР-1 («Беспилотный орбитальный ракетоплан, первый») упрощенной конструкции. Текстолитовый планер в масштабе 1:3 при помощи доработанной ракеты Р-12 вывели на суборбитальную траекторию. Изделие сгорело в атмосфере, но позволило собрать некоторые данные. В декабре того же года состоялся запуск аппарата БОР-2 с иной конструкцией и комплектацией. В полете отказали системы управления, и прототип сгорел.

С июля 1970-го по февраль 1972 года были выполнены еще три запуска прототипов БОР-2. Два завершились успехом, один – крушением. В 1973 и 1974 годах состоялись два теста изделий БОР-3 усовершенствованной конструкции. В обоих случаях имели место аварии по разным причинам. Несмотря на ряд аварий и недочетов, испытания изделий семейства БОР дали большой объем информации.

Уже после запуска проекта БОР появилось распоряжение о прекращении работ по теме «Спираль». Руководство страны решило бросить силы промышленности на другие направления. Впрочем, уже в 1974 году программу возобновили, и вскоре были получены новые результаты. Последним достижением в рамках создания авиационно-космической системы «Спираль» могут считаться самолет-аналог «105.11», а также орбитальные аппараты БОР-4 и БОР-5.

Один из прототипов БОР-3. Фото Buran.ru

«105.11» / МиГ-105 представлял собой примерную копию орбитального самолета «Спирали», но мог выполнять полеты только в атмосфере и на дозвуковой скорости. Эта машина предназначалась для отработки снижения и горизонтальной посадки космопланов. 11 октября 1976 года состоялся первый полет «105.11». Машину вывели на заданную высоту и курс при помощи самолета-носителя Ту-95. Далее макетный образец сбросили, и он, снизившись, выполнил посадку. Состоялось семь полетов, после чего испытания остановили из-за поломки прототипа.

В середине семидесятых годов появилось техническое задание на создание перспективной многоразовой космической системы – будущего комплекса «Энергия-Буран». В течение нескольких лет сторонники «Спирали» и «Бурана» спорили друг с другом и пытались отстоять свою сторону, но вскоре вопрос решили на самом высоком уровне. Было решено свернуть тему «Спираль» в пользу менее смелого, но многообещающего «Бурана». При этом целый ряд наработок ОКБ Микояна и смежных предприятий планировалось использовать в новом проекте.

В начале восьмидесятых годов в интересах проекта «Буран» состоялись несколько запусков орбитальных аппаратов БОР с номерами от «4» до «6». Их задачей была проверка теплозащиты для будущего космического самолета и решение других проблем. Все эти эксперименты поспособствовали дальнейшим работам над «Бураном». Важно, что несколько прототипов, использовавшихся в двух программах авиационно-космических систем, были сохранены и теперь находятся в музеях.

Успехи и неудачи

С конца пятидесятых годов две ведущие страны мира, развивая свои космические программы, разработали несколько смелых проектов самолетов-космопланов. Однако, по ряду причин того или иного рода, эти проекты не смогли продвинуться слишком далеко. В лучшем случае речь шла лишь об испытаниях аппаратов-аналогов.

Опытный МиГ-105 в музее ВВС. Фото Wikimedia Commons

Проект X-20 DynaSoar был закрыт в связи с многочисленными проблемами технического, организационного и иного характера, которые исходили из крайней сложности технического задания. Конструкторам и ученым удалось решить ряд важнейших вопросов, но эти решения не были проверены на практике при помощи полноценного опытного космоплана. Впрочем, множество идей и технологий, созданных для первого американского космоплана, позже нашли применение в новых проектах. Главным результатом всего этого стали комплекс Space Transportation System и его основной элемент – многоразовый корабль Space Shuttle.

История советского проекта «Спираль» и его завершение были иными. Он появился в качестве своеобразного ответа на зарубежную разработку, но при этом развивался иначе. Кроме того, он оказался более успешным: ОКБ А.И. Микояна провело необходимые испытания, в том числе с суборбитальными полетами. Главной причиной отказа от «Спирали» стало появление альтернативных предложений и проектов. При этом наработки по программе сразу нашли место в перспективных проектах, равно как и некоторые опытные изделия. Фактически один проект сразу «влился» в другой и обеспечил его развитие.

Прекрасно известно, что смелые проекты, дающие старт новым направлениям, не всегда могут дать желаемые результаты. Тем не менее, с их помощью специалисты собирают необходимые данные и получают ценнейший опыт, которые затем можно использовать при создании новых проектов. Именно это и становится главным результатом не самых удачных на первый взгляд программ. Впрочем, в случае с DynaSoar и «Спиралью» ситуация выглядит сложнее. До полноценной эксплуатации дошел лишь один вариант космоплана, созданного с использованием их опыта, – да и тот уже отправился на покой.

По материалам сайтов:
http://nasa.gov/
http://dtic.mil/
http://boeing.com/
http://astronautix.com/
http://buran.ru/

Start


http://mapsssr.ru/
http://epizodsspace.airbase.ru/
http://airwar.ru/

Автор: Рябов Кирилл
 Фото Boeing.  Макет аппарата X-20.

/topwar.ru.

Источник: oko-planet.su

comments powered by HyperComments

Перейти к рубрике ИСТОРИЯ


Уважаемые посетители сайта! Настоятельно просим не употреблять брань в комментариях.
Комментарии модерируются. Пишите корректно.
А если вам понравился материал, пожалуйста поделитесь им в социальных сетях


Важно:
Все материалы представленные на данном сайте, предназначены исключительно для ознакомления. Все права на них принадлежат их авторам и/или их представителям в России. Если вы являетесь правообладателем какого-либо материала и не хотели бы, чтобы данная информация распространялась среди читателей сайта без вашего на то согласия, мы готовы оказать вам содействие, удалив соответствующие материалы или ссылки на них. Для этого необходимо, направить электронное письмо на почтовый ящик fond_rp@mail.ru с указанием ссылки на материал. В теме письма указать Претензия Правообладателя.